(57)【要約】【課題】ゲート電極とソース／ドレイン電極の相対的な位置を自己整合的に精度よく合わせることができ、生産性の高い有機薄膜トランジスタの製造用露光装置を提供すること。【解決手段】ロールｔｏロールで光透過性を有するフレキシブル基板を搬送し、このフレキシブル基板上に有機トランジスタを形成する際に、フレキシブル基盤上にゲート電極、絶縁層、感光性自己組織化膜を形成し、ゲート電極をマスクとして自己整合的に感光性自己組織化膜に露光、感光するための露光装置において、露光用の光源から見てフレキシブル基板と反対側に形成される側の装置内壁面に反射防止膜を設ける。【選択図】図２
2010039166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を有する基板上にトランジスタを形成する際に、前記基板上に塗布された感光性自己組織化膜に露光光を照射する露光装置において、
前記露光光を照射する光源と、
前記基板を支持するとともに所定の方向に移動させる搬送手段と、
前記光源と前記搬送手段とを少なくとも内包するチャンバとを有し、
前記光源は、前記感光性自己組織化膜が塗布された基板の一主面に対向する他主面側から前記露光光が前記基板を透過するように配置され、
前記光源から見て前記基板と反対側にあって前記一主面を見込む前記チャンバ内壁面に反射防止膜を設けたことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記反射防止膜は、前記チャンバ内壁面を黒アルマイト処理したものであることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記反射防止膜は、前記チャンバ内壁面を黒体塗料で塗装したものであることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項４】
前記チャンバ外壁に設けられた冷却水を循環させるための配管と、
前記冷却水の温度調節をする温調器とを有し、
前記温調器により前記チャンバ内の温度上昇を防止することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項５】
前記搬送手段は、ロールｔｏロール機構を有することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項６】
光透過性を有する基板上にトランジスタを形成する際に、前記基板上に塗布された感光性自己組織化膜に露光光を照射する露光装置において、
前記露光光を照射する光源と、
前記基板を支持するとともに所定の方向に移動させる搬送手段と、
前記基板を溶媒中で露光するための溶媒を保持するための溶媒槽と、
前記基板を前記溶媒中に導入する基板導入手段と、
前記光源と前記搬送手段と前記溶媒槽と前記基板導入手段とを少なくとも内包するチャンバとを有し、
前記溶媒槽の一壁面に前記露光光を透過するための開口窓が設けられ、
前記光源は、前記露光光が前記開口窓を透過しさらに前記感光性自己組織化膜が塗布された基板の一主面に対向する他主面側から前記露光光が前記基板を透過するように配置され、
前記光源から見て前記基板と反対側にあって少なくとも前記一主面を見込む前記溶媒層内壁面に反射防止膜を設けたことを特徴とする露光装置。
【請求項７】
前記反射防止膜は、前記チャンバ内壁面を黒アルマイト処理したものであることを特徴とする請求項６記載の露光装置。
【請求項８】
前記反射防止膜は、前記チャンバ内壁面を黒体塗料で塗装したものであることを特徴とする請求項６記載の露光装置。
【請求項９】
前記溶媒の温度調節をする温調器を有し、
前記温調器により前記溶媒槽内の温度調整を行うことを特徴とする請求項６記載の露光装置。
【請求項１０】
前記搬送手段は、ロールｔｏロール機構を有することを特徴とする請求項６記載の露光装置。
【請求項１１】
光透過性を有する基板上にトランジスタを形成するデバイスの製造方法において、
前記基板の一主面上に感光性自己組織化膜を塗布する工程と、
前記基板の一主面側と対向する他主面側から請求項１または６記載の露光装置を用いて、前記基板上のトランジスタ形成予定の第１領域に露光光を照射する工程と、を有し、
前記露光光の照射後において、前記基板上に塗布された感光性自己組織化膜の照射領域と非照射領域との境界領域での水の接触角を測定する工程を有することを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記接触角の測定結果に基づいて、前記第１領域の次に搬送される前記基板上の第２領域に対する前記露光光の照射条件が設定されることを特徴とする請求項１１記載のデバイスの製造方法。
【請求項１３】
前記露光装置が有する搬送手段は、ロールｔｏロール機構であることを特徴とする請求項１１記載のデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機薄膜トランジスタを有する半導体装置に用いる露光装置およびそれを用いたデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄膜トランジスタ(TFT：Thin Film Transistor)装置を有する表示装置の様々な研究開発が行われている。このＴＦＴは、低消費電力・省スペースであるため、携帯電話、ノートパソコン、ＰＤＡなどの携帯装置の表示装置駆動用トランジスタとして使用され始めている。このようなＴＦＴは、結晶質シリコンや非晶質シリコンを代表とする無機半導体材料により大部分が作製されている。これは、従来の半導体装置の製造工程・製造技術を用いて作製できるためである。しかしながら、半導体製造工程を用いる場合、半導体膜形成時の処理温度が３５０℃以上になるため形成できる基板に制約がある。特に、プラスチックに代表されるフレキシブルな基板は、耐熱温度が３５０℃以下のものが多く通常の半導体製造工程を用いた無機半導体材料のＴＦＴ作製は困難である。
【０００３】
この問題に対して、最近、低温で作製可能な、有機半導体材料を用いたＴＦＴ装置(以下、有機ＴＦＴと略称する)の研究開発が進められている。有機ＴＦＴは、有機半導体膜が低温形成可能であるため、プラスチックなどの耐熱性の低い基板上への形成も可能となる。そのため、従来に無いフレキシブルな新デバイスの作製が可能となる。
【０００４】
有機ＴＦＴを形成する際の有機半導体膜の形成方法としては、有機半導体材料に依って、インクジェットなどの印刷法、回転塗布法、スプレー法、転写法、蒸着法、ディッピング法、キャスト法等の中から最適な方法が用いられている。例えば、ペンタセン誘導体等の低分子化合物は蒸着法等で成膜されており、ポリチオフェン誘導体等の高分子化合物は、溶液から成膜される。有機薄膜トランジスタを有する半導体装置の製造方法に関する例としては、例えば、特開２００７−３２４２０１号公報（特許文献１参照）などをあげることが出来る。この例では、有機ＴＦＴを印刷法で形成する際に問題となる下部電極と上部電極の位置合わせを自己整合的に行い、低コストで飛躍的に性能を改善した半導体装置の製造方法を開示している。
【０００５】
一方、フレキシブル基板に有機デバイスを形成する製造装置に関する例としては、例えば、特開２００７−７３３３２号公報（特許文献２参照）などをあげることができる。この例では、フレキシブル基板をロールｔｏロールで連続的に搬送し、フレキシブル基板に設けたマークをＣＣＤカメラで撮影した映像を画像処理してアライメント調整を行い、印刷法により有機材料を形成する製造装置を開示している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３２４２０１号公報
【特許文献２】特開２００７−７３３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に開示された製造装置によれば、ゲート電極、ソース／ドレイン電極の相対位置あわせを、あらかじめ基板に用意したマーカーをＣＣＤカメラで撮影し、この映像を画像処理して行うため、基板にマーカーをあらかじめ用意するか、もしくはプロセスの途中でマーカーを付ける必要があり、工程が増えるため製造コストの増加を招く。また、撮影用のＣＣＤカメラが必要で、しかも撮影した映像の画像処理も必要であり、これも製造コストの増加となる課題がある。
【０００８】
一方、特許文献１に開示された有機ＴＦＴの製造方法によれば、インクジェット法や転写法などの印刷技術であっても、ゲート電極とソース／ドレイン電極の相対的な位置を自己整合的に精度よく合わせることができるので、低コストで２０μｍ程度の微細なパタン形状の高性能有機薄膜トランジスタを、フォトマスクを使用することなく１μｍ以内の位置合せ精度で製造することが可能になる。
【０００９】
しかしながら、特許文献１では上記した高性能有機薄膜トランジスタを低コストで再現性よく量産するための製造装置の構成に関する開示はなされていない。特に、フレキシブルデバイスの製造工程のうち、ゲート電極とソース／ドレイン電極の相対的な位置を自己整合的に精度よく合わせるために重要な露光装置に関する開示はない。
【００１０】
本発明の目的は、ゲート電極とソース／ドレイン電極の相対的な位置あわせを自己整合的に精度よく合わせることができ、生産性の高い有機薄膜トランジスタの製造用露光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の課題は、ロールｔｏロールで光透過性を有するフレキシブル基板を搬送し、このフレキシブル基板上に有機トランジスタを形成する際に、フレキシブル基盤上にゲート電極、絶縁層、感光性自己組織化膜を形成し、ゲート電極をマスクとして自己整合的に感光性自己組織化膜に露光、感光させるための露光装置において、露光用の光源から見てフレキシブル基板と反対側に形成される側の装置内壁面に反射防止膜を設けることにより達成される。
【００１２】
また、本発明の課題は、ロールｔｏロールで光透過性を有するフレキシブル基板を搬送し、このフレキシブル基板上に有機トランジスタを形成する際に、フレキシブル基盤上にゲート電極、絶縁層、感光性自己組織化膜を形成し、ゲート電極をマスクとして自己整合的に感光性自己組織化膜に露光、感光するための露光装置において、露光装置はフレキシブル基板を溶媒中で露光させるための溶媒を保持するための溶媒槽と、フレキシブル基板を溶媒中に導入する機構とを設け、溶媒槽には露光用光源を配置した壁面に開口窓を設け、露光用の光源から見てフレキシブル基板と反対側に形成される側の溶媒層内壁面に反射防止膜を設けることにより達成される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、印刷法により１μｍ以内に正確に位置合せされた下部電極と上部電極が絶縁膜を介して対峙する電極を有する高性能な有機薄膜トランジスタを、高い生産性をもって製造可能な製造装置を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本願発明の諸形態を具体的に説明するに先立って、本発明の製造装置で生産する有機薄膜トランジスタの製造工程について詳細に説明する。
【００１５】
製造工程の骨子は、透光性材料からなる基板上に、有機半導体で構成されたチャネル部と、前記チャネル部に接した透光性材料からなる絶縁膜と、前記絶縁膜に接した不透光性材料からなるゲート電極と、前記チャネル部で離間された１対のソース及びドレイン電極を有する有機薄膜トランジスタの製造工程であって、前記ゲート電極をマスク領域とした、前記基板裏面からの露光により、前記１対のソース及びドレイン両電極のゲート電極側の端部が自己整合的に設定されることを特徴とする。前記チャネル部、前記絶縁膜、前記ゲート電極、前記ソース及びドレイン電極を印刷法により形成する。
【００１６】
前記１対のソース及びドレイン両電極のゲート電極側の端部を設定する為の露光の工程の例を述べれば、次の通りである。即ち、透光性基板上部に不透光性のゲート電極（下部電極）を形成する工程と、前記ゲート電極を少なくとも覆って透光性ゲート絶縁膜を形成する工程と感光性自己組織化膜を塗布する工程と、前記透光性基板裏面より露光する工程と、前記露光後、有機アルカリ水溶液でリンス洗浄、続いて水によりリンス洗浄する工程と、露光部に導電性材料溶液を印刷し、焼成することによりソース及びドレイン電極（上部電極）を形成する工程と、チャネル部を形成する為の有機半導体層を形成する工程と、を有する。ここで、図１３（ａ）〜（ｄ）に示すプロセスフローにより、上部電極（ソース及びドレイン電極）と下部電極（ゲート電極）とが自己整合的に形成される。
【００１７】
又、不透光性のゲート電極を形成する工程、前記ゲート絶縁膜を形成する工程、前記少なくとも前記ゲート絶縁膜上に電極材料層を形成する工程のいずれも、印刷法を用いてなされる。前記塗布法は、インクジェット法、マイクロディスペンス法、ディップ法、回転塗布法、及び転写法などが代表的な例である。本発明ではインクジェット法を用いて膜形成する場合について説明する。しかし、これだけに限定されるわけではない。
【００１８】
次に、本発明に使用する具体的材料等につき説明する。前記透光性基板の代表例は、珪素化合物或いは有機化合物である。更に、透光性基板の具体例を例示すれば、ガラス板や石英基板、フレキシブルな樹脂製シートいわゆるプラスチックフィルムである。プラスチックフィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルイミド、ポリエテールスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアクリレート、ポリイミド、ポリカーボネイト、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート等を例としてあげることが出来る。プラスチックフィルムはフレキシブルに曲がる特徴を有する。装置のフレキシブルな特徴を要請される各種応用に有利である。
【００１９】
上記導電性材料としては、ナノ微粒子、錯体、高分子の形態をとり、溶媒中に分散して液体材料を形成できる金属、金属酸化物、または導電性高分子材料からなるインクである。
【００２０】
上記透光性絶縁膜材料としては、有機絶縁高分子類であり、ポリイミド誘導体、ベンゾシクロブテン誘導体、フォトアクリル誘導体、ポリスチレン誘導体、ポリビニルフェノール誘導体、ポリエステル誘導体、ポリカーボネイト誘導体、ポリエステル誘導体、ポリ酢酸ビニル誘導体、ポリウレタン誘導体、ポリスルフォン誘導体、アクリレート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などを例としてあげることが出来る。加えて、絶縁材料としては、シリコン酸化物、シリコン窒化物、金属酸化物、金属窒化物などの無機材料も挙げることができる。また、前記絶縁膜は、単層膜でも多層膜でも良く、感光性自己組織化膜形成用に表面を金属酸化物で覆っても良い。
【００２１】
上記有機半導体材料としては、ペンタセン、ルブレンに代表されるポリアセン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリエチレンビニレン誘導体、ポリピロール誘導体、ポリイソチアナフテン誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリジアセチレン誘導体、ポリアズレン誘導体、ポリピレン誘導体、ポリカルバゾール誘導体、ポリセレノフェン誘導体、ポリベンゾフラン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリインドール誘導体、ポリピリダジン誘導体、金属フタロシアニン誘導体、フラーレン誘導体、また、これらの繰り返し単位を２種類以上混合したポリマーもしくはオリゴマーなど例としてあげることが出来る。又、必要に応じてこれらの有機半導体材料にドーピング処理を施しても良い。また、有機半導体トランジスタ性能を向上させるために、有機半導体を印刷する以前の工程により、有機半導体と基板の接着面に表面処理を施しても良い。また、必要ならこれらの有機半導体を積層しても良い。
【００２２】
上記感光性自己組織化膜材料としては、シランカップリング剤を末端に有する化合物であり、露光により水酸基が発現する置換基を有するものである。
【００２３】
上記有機アルカリ水溶液としては、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、テトラブチルアンモニウムハイドロオキサイドに代表される水酸化アンモニウム化合物の２ｗ％から２５ｗ％水溶液、好ましくは２ｗ％から５ｗ％水溶液を上げることが出来る。
【００２４】
上記感光性自己組織化膜材料の反応例を示す。例として、5-methoxy-2-nitro-benzyl4-
(trimethoxysilyl)butanesulfonateの場合を説明する。本物質は、トリメトキシシリル基を使って金属酸化物表面に結合を作る。基板表面にきれいに並んだ状態で、水の接触角は約９５度を示す。本物質に、350nmの光を照射すると結合が切れて水酸基が新しく生成する。これにより水の接触角が約４０度に変化、すなわち濡れ性が改善される。ここでリンス液としてテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドを用い１分間浸漬させ、その後、水で洗浄すると水の接触角は２０度程度まで改善される。また、未露光部分は、すべての処理を通して、水の接触角は、９５度を維持する。
【００２５】
上記導電性材料の溶媒としては、導電性材料が可溶な溶剤であり、例としては、水、または有機溶媒としては、メチルアミルケトン、乳酸エチル、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールー１ − モノメチルエーテルー２− アセタート等の一般的な感光性組成物用溶剤や、ジエチルエーテル、アセトン、テトラヒドロフラン等のエーテル類、トルエン、クロロホルム、エタノールなどのアルコール類などが使用できる。必要なら、２種類以上の混合溶媒でも良い。
【００２６】
上記感光性自己組織化膜の成膜方法は、インクジェット法、マイクロディスペンス法、ディップ法、回転塗布法、及び転写法などが代表的な例であるが、本実施例ではこれもインクジェット法で形成する。
【００２７】
次に、本発明の幾つかの実施例について具体的に説明する。本実施例において、使用したインクジェット印刷装置は、位置精度、描画線幅最小値共に２０μｍであったため、ゲート電極線幅は２０μｍとした。
【００２８】
図５から図１２は、基板裏面からの露光によりソース及びドレイン電極を形成する本例の製造工程順に示した装置の平面図及び断面図である。各図において、（ａ）は上面図、（ｂ）は図の（ａ）における線Ａ―Ａ’での断面図である。以下、本願明細書における製造工程順に示した装置の上面図及び断面図では、各図の（ａ）を上面図、（ｂ）を断面図で示した。
【００２９】
まず、透光性基板１として有機化合物であるポリカーボネイトを用い、インクジェット印刷法により金ナノ微粒子をトルエン溶液に分散させたものをインクとして線幅２０μｍのゲート電極形状を印刷し、２００℃５分間過熱し金ゲート電極２を形成する（上面図：図５の（ａ）、断面図：図５の（ｂ））。作成したゲート電極の高さは、約１０μｍであった。当該金ナノ微粒子の金属核の粒径は3.5nmであり、金属核の周りはブタンチオレートで覆っている。尚、図５の（ａ）の上面図における、金ゲート電極２は、Ｔ字型をし、且つ縦横の２つの部分に分けられたように描いている。当該金ゲート電極２はこれらが一体としてゲート電極部を構成する。従って、Ｔ字型を一体として形成するか、少なくとも２つの部分で形成するかは任意であり、その製造方法にも適不適がある。本例のインクジェット印刷では、２つの部分に分けてスキャンして構成する方が適している。他方、例えば転写法などの場合は、Ｔ字型を一体として転写するのが得策である。以下の各上面図、例えば、図６の（ａ）、図７の（ａ）、図８の（ａ）、図９の（ａ）、図１０の（ａ）（以下、全ての図番を例示しないが）などにおいても、同じ状況で、図面では２つの部分に分けられたように描かれている。
【００３０】
次に、Poly(methylsilsesquioxane)の１０ｗ％メチルイソブチルケトン溶液をインクジェット印刷法によりゲート絶縁膜形状を形成し、１５０℃２０分間熱処理を行いゲート絶縁膜３を必要部位に形成する（上面図：図６の（ａ）、断面図：図６（ｂ））。ゲート絶縁膜３の膜厚は約１００ｎｍであった。又、位置ずれを考え、後から形成するソース／ドレイン電極の幅よりも２０μｍ大きめにパターニングした。次に、感光性自己組織化膜材料（5-methoxy-2-nitro-benzyl4-(trimethoxysilyl)butanesulfonate）の0 . 1 w %トルエン溶液に基板を１０分間ディップし、トルエンでリンス、乾燥後、１１０℃で１０分間焼成し感光性自己組織化膜４を絶縁膜３上に形成する(上面図：図７（ａ）、断面図：図７（ｂ）)。露光前の自己組織化膜の水の接触角は９５度となる。
【００３１】
基板裏面より高圧水銀灯を用いて２０分間露光を行う(上面図：図８の（ａ）、断面図：図８の（ｂ）)。露光後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド２から３ｗ％水溶液に1分間ディップし、その後脱イオン水流水で２分間洗浄する。（上面図：図９の（ａ）、断面図：図９の（ｂ））。この工程終了時に露光部の自己組織化膜の水の接触角は２０度、未露光部は変化無く９５度である。露光部に、インクジェット法でゲート作成材料と同じ金ナノ微粒子溶液でソース及びドレイン電極７を印刷し、２００℃５分間焼成した(上面図：図１０の(ａ)、断面図：図１０（ｂ）)。電極パタン７の膜厚は約５μｍである。この時点での、ゲート電極とソース及びドレイン電極の位置ずれは、約０．５μｍとなる。
【００３２】
次に、ゲート電極と同様の金ナノ微粒子トルエン溶液を用いてインクジェット印刷法にて、配線８、配線９を印刷し２００℃５分間加熱処理する（上面図：図１１の（ａ）、断面図：図１１（ｂ））。この時、配線の膜厚は０．５μｍである。次に、ゲート電極２直上のソース電極７とドレイン電極７の間に有機半導体（Ｐｏｌｙ（３−ｈｅｘｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−２、５−ｄｉｙｌ）Ｒｅｇｉｏｒｅｇｕｌａｒ）のクロロホルム５％溶液を用いインクジェット印刷法によりチャネル部１０を印刷し、１８０℃で２分間熱処理を行う（上面図：図１２（ａ）、断面図： 図１２（ｂ））。チャネル部９の厚さは、５μｍである。
【００３３】
この工程で製造されるトランジスタの移動度は約０．０８５ｃｍ２／Ｖｓとなる。この値は、上下部両電極相互の位置ずれないと考えられる有機薄膜トランジスタの特性である。
【００３４】
前記絶縁膜３、有機半導体層１０の形成は、回転塗布によっても実施することが出来る。回転塗布法による有機薄膜トランジスタの移動度はインクジェット法によるものと同等となる。しかし、前述の印刷法は、回転塗布によって形成した場合と比較し、それぞれ溶液の使用量に無駄がなく有利である。以上のプロセスにより有機トランジスタを製造可能な処理装置の構成について、以下に詳細に説明する。
【００３５】
図１は本発明の第一の実施例の製造装置の全体構成を示す図である。本実施例では、プラスチックのように透明なフレキシブル基板に、ゲート電極とソース／ドレイン電極の相対的な位置を自己整合的に精度よく合わせした高性能な有機トランジスタを印刷法により連続的に製造することができ、製造コストを低減するための工夫がなされている。
【００３６】
フレキシブル基板を、例えば半導体ウエハのように一枚毎に取り扱おうとすると、剛性が低いため自重により変形し、搬送が容易ではない。そこで、本実施例では装置の両端に設置したロール５ａ、ｂでフレキシブル基板６を巻き取ることにより、例えば図の左から右に移動させていき、各工程の処理を実施する構成としている。ここで、１１は金のゲート電極を形成する装置である。本実施例では、金ナノ粒子をトルエン溶液に分散させたものをインクとし、インクジェット法でゲート電極を形成する。１２は、ゲート絶縁膜を形成する装置である。本実施例では、polyの10％メチルイソブチルケトン溶液をインクとし、インクジェット法でゲート絶縁膜を形成する。１３は、図７（ｂ）に示す、感光性自己組織化膜４を形成する装置である。１４は、形成した感光性自己組織化膜を110℃の温度で焼成する装置である。１５は、本発明の特徴となる露光装置である。１６は、有機アルカリ水溶液によるリンス洗浄と、水によるリンス洗浄をおこなう装置である。１７は、ソース・ドレイン電極、配線、有機半導体をインクジェット法により形成する装置である。本実施例では、フレキシブル基板をロールｔｏロールで、かつ、各処理装置位置毎にステップバイステップ方式で送ることにより、連続的に処理することにより有機薄膜トランジスタを製造することができる。以下に、本発明の特徴である、露光装置について詳細に説明する。
【００３７】
図２は露光装置１５の断面図である。フレキシブル基板６は外部のローラーにより図中の左から右方向へ送られている。基板の位置決めは、フレキシブルロールにあらかじめ設けるか、もしくは搬送途中で作成したアライメントマークをカメラ撮影し、撮影した画像データに基づき固定する位置を決定することができる。このような構成とすれば、露光すべき基板位置の位置ずれを極力小さく抑えることができるため、再現性よく位置決めすることができる。１８はフレキシブル基板がチャンバの搬入口２１、搬出口２２と接触するのを防止するための基板ガイドローラーである。露光すべき位置に基板が進行すると、基板は支持台１９上に配置されたステージ２３上に固定される。固定方式として、本実施例では、支持台１９に固定されたガイドローラー４個を用い、このローラーにより露光すべき領域の外側の４箇所をステージに固定している。露光用の光源は、１７の高圧水銀灯であり、支持台１９の内側に設置されている。この支持台の高圧水銀灯が設置されている内壁は、黒アルマイト処理されており、輻射率を0.9以上となるように管理している。高圧水銀灯から照射された光は、透明なフレキシブル基板の裏面から照射されると、マスクの役割を果たすゲート電極以外の領域を透過する。この透過した光により、感光性自己組織化膜に感光させるわけであるが、透過した光がチャンバの内壁で反射しゲート電極上の感光性自己組織化膜に入射すると、本来であれば感光させたくないゲート電極上の感光性自己組織化膜も感光させてしまう。その結果、次の工程でソース、ドレイン電極を形成するためにインクジェットで供給する金ナノ微粒子溶液が、ゲート電極上でも付着しやすくなり、結果として位置あわせ精度が低下してしまう。
【００３８】
そこで、本実施例ではこのチャンバ内壁での光の反射を防止する目的で、内壁面２４を輻射率が0.9以上の輻射率の黒体塗料で塗装している。これにより、基板を通過した光の反射による感光が防止できるため、ソース、ドレイン電極を自己整合的に位置あわせ精度良く形成することが可能となっている。内壁に入射した光のエネルギーによりチャンバは加熱されるが、本実施例ではチャンバの外壁に冷却水を循環させるための配管２５を接着しており、外部の温調器２６により温度調節された冷却水を循環させることにより、温度上昇を防止している。露光は、あらかじめ照射する時間を決めておき、単に時間管理とすることも可能であるが、例えば露光の後に実施するソース電極やドレイン電極を印刷するときの接触角を測定し、この情報にもとづいて次の照射時間を管理することも可能である。このようにすれば、不必要に長い時間照射することもなく、かつ照射不足を引き起こすこともなくすことができる。処理チャンバ内の雰囲気は大気でも処理可能であるが、例えば窒素雰囲気とすることにより、感光性自己組織化膜やその下層に作りこまれた絶縁層への水分の進入を防止することができ、有機トランジスタの電気特性を安定させる効果が期待できる。その他、基板の搬入口と搬出口の機密性を高め、処理チャンバ内を減圧雰囲気としても同様な効果を期待することができる。なお、選択すべき雰囲気は、使用される有機トランジスタの材料に応じて適宜選択すればよい。
【００３９】
以上に示すように、本発明の実施例の構成の露光装置であれば、反射光によるゲート電極上の感光性自己組織化膜への感光を防止して自己整合位置あわせプロセスを実現することができるので、位置あわせ精度の高い有機トランジスタを製造することが可能となる。
本実施例では光源として高圧水銀灯を適用しているが、必ずしもこれに限定されるわけではなく、製造に適用される感光性自己組織化膜の感光特性に適するものであればいずれであってもよい。
【００４０】
また、本実施例では、フレキシブル基板の固定をガイドローラー４個でおこなったが、必ずしもこれに限定される必要はない。例えば、ステージに真空吸着機構や静電吸着機構を設けて、これにより固定することも可能である。
【００４１】
また、本実施例では光源を基板に対して下側に配置した構成としているが、必ずしもこれに限定される必要はない。例えば図３の本発明の第二の実施例に示すように、省スペースの観点から前後の処理装置を階層的に配置する必要がある場合など、ローラー２７で基板を反転させて処理する必要がある場合には、光源を上側に配置することも可能である。
【００４２】
また、露光装置の高さ方向のサイズを縮小したい場合には、基板巻取りのローラーの巻き取り方向を９０°ずらすなどにより、露光装置に対して基板を立てて送り込むことにより横方向から露光させることも可能である。
【００４３】
また、本実施例では光源は処理室内に固定して配置していたが、必ずしもこれに限定されるわけでなく、例えばＸ−Ｙステージ上に配置し、露光位置にあわせて移動させても良い。このようにすることで、装置の構成は複雑になるものの、一度に露光する領域が小さくて済むために、照射する光の電力が小さく、透過光の反射の影響をより受けにくくすることができる。
【００４４】
また、本実施例では基板を固定して露光する構成としているが、必ずしもこれに限定される必要はない。例えば、光源を基板の移動に同期させて移動可能なステージ上に設置することにより、基板を移動させながら露光処理することが可能となる。このような構成であれば、露光のために基板の移動を止める必要がないために連続的に処理することが可能となり、スループット改善の効果を期待することができる。
【００４５】
図４（ａ）に本発明の第三の実施例を示す。なお、図４（ｂ）は、図４（ａ）で示す装置中の溶媒槽を拡大した図である。本実施例では、第一の実施例に比べると露光に要する時間を短縮することを目的としている。発明者らの研究により、感光性自己組織化膜に露光する際、気中もしくは減圧雰囲気中で露光するのに比べ液中で露光すると、分子拡散の効果により露光時間を大幅に短縮できることを見出した。これに利用可能な溶液は、トルエン，キシレンなどの有機溶剤系、もしくはテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドなどの有機アルカリ水溶液を利用することが可能である。これらの液中で露光することにより、露光時間が短縮される原因としては、溶剤中に基板を含浸させることにより反応性が増すこと、屈折率が変化することにより感光性が増すこと、溶剤による洗浄効果が発生することが挙げられる。そこで、第二の実施例では、フレキシブル基板上に製造する有機トランジスタをロールｔｏロールで液中で露光する構成としている。第一の実施例と同様にフレキシブル基板を搬入口から導入し、ガイドローラー２８で下方に向きを変える。このガイドローラーの下方には断面がコの字状の溶媒槽２９が設けてあり、この溶媒槽中には溶媒３４が一定のレベルの水面高さまで入れられている。
【００４６】
なお、溶媒が汚れることで露光の状況が変動しないよう、常に新しい溶媒を導入し、液面高さが一定となるよう排出するような構成とするほうがよい。そのために、所定の頻度、例えば、所定のロット数毎に、当該溶媒の交換を行うことが好ましい。また、当該溶媒の温度を管理して、フレキシブル基板に対する露光条件を一定にすることが好ましい。
【００４７】
フレキシブル基板は、冷媒槽の内部に設けられたガイドローラーにより進行方向を変えられ、最終的に第一の実施例と同様に搬出口から排出される。冷媒槽の底面には冷媒槽の下側に設けられた高圧水銀灯１７からの光を冷媒槽に導入するための開口部３１が設けてあり、石英窓３２で封じられている。このような構成とすることで、液中でフレキシブル基板に露光することが可能であるが、第一の実施例と同様に、フレキシブル基板を透過した光が冷媒槽の内壁や、溶媒の液面３３で反射して望ましくない領域にまで感光させてしまわないよう配慮がなされている。まず初めに、冷媒槽の内壁は光が反射しにくいように反射防止膜として黒体塗料でコーティングされている。更に、液面での光の反射の影響を防ぐために、開口部３３ならびに露光すべき領域３５が溶媒の液面領域よりも小さくなる構成としている。露光処理が終わった基板は、エアブロー機構３６により溶媒をきって排出される。
【００４８】
以上に示すように、本発明の実施例の構成の露光装置であれば、溶媒中で反射光によるゲート電極上の感光性自己組織化膜への感光を防止して自己整合位置あわせプロセスを実現することができるので、位置あわせ精度の高い有機トランジスタを高いスループットで製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施例の製造装置の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の第一の実施例の露光装置の断面図である。
【図３】本発明の第二の実施例の構成を示す図である。
【図４】（ａ）は、本発明の第三の実施例の露光装置の断面図であり、（ｂ）はその露光装置中の溶媒槽の拡大図である。
【図５】本発明の実施例で製造するトランジスタの製造工程順に示した平面図及び断面図である。
【図６】本発明の実施例で製造するトランジスタの製造工程順に示した平面図及び断面図である。
【図７】本発明の実施例で製造するトランジスタの製造工程順に示した平面図及び断面図である。
【図８】本発明の実施例で製造するトランジスタの製造工程順に示した平面図及び断面図である。
【図９】本発明の実施例で製造するトランジスタの製造工程順に示した平面図及び断面図である。
【図１０】本発明の実施例で製造するトランジスタの製造工程順に示した平面図及び断面図である。
【図１１】本発明の実施例で製造するトランジスタの製造工程順に示した平面図及び断面図である。
【図１２】本発明の実施例で製造するトランジスタの製造工程順に示した平面図及び断面図である。
【図１３】本発明のプロセスフローを示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１… 基板、２…下部電極（ゲート配線／電極）、３…ゲート絶縁膜、４…感光性自己組織化膜、５…ロール、６…フレキシブル基板、７…上部電極（ソース及びドレイン電極）、８…配線、９…配線、１０…有機半導体、１１…ゲート電極形成装置、１２…ゲート絶縁膜形成装置、１３…感光性自己組織化膜形成装置、１４…焼成装置、１５…露光装置、１６…洗浄装置、１７…高圧水銀灯、１８…基板ガイドローラー、１９…支持台、２０…チャンバ壁、２１…搬入口、２２…搬出口、２３…ステージ、２４…チャンバ内壁、２５…配管、２６…温調器、２７…ローラー、２８…ガイドローラー、２９…冷媒槽、３０…ガイドローラー、３１…開口部、３２…石英窓、３３…液面、３４…溶媒、３５…露光すべき領域、３６…エアブロー機構、３７…固定ローラー、４０…チャンバー、４１…反射防止膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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